Üç Alanlı Güç Sisteminde Genetik Algoritma İle Otomatik Üretim Kontrolü

Abstract

Bu tezde, üç alanlı bir güç sisteminin benzetimi yapılarak, yük frekans kontrolü ve ekonomik dağıtım modellerini içeren otomatik üretim kontrolü gerçekleştirilmiştir. Sistem frekansı aktif güç dengesine bağlı olduğundan, yük frekans kontrolünde gün içinde elektrik enerjisi talebindeki değişimler nedeniyle bozulan aktif güç dengesinin sağlanması, alanlar arası çizelgelendirilmiş güç değişiminin korunması, frekansın sürekli durumda anma değerine getirilmesi ve geçici durum cevabının iyileştirilmesi amaçlanmıştır. PI ve PID kontrolörlerin tasarımında her alana ilişkin frekans hatası ve bağlantı hatlarındaki güç akışlarını değişken olarak içeren alan kontrol hatasından yararlanılmıştır. En düşük alan kontrol hatasına karşı gelen en uygun kontrolör katsayılarının bulunmasında evrimsel algoritmaların bir alt sınıfı olan genetik algoritmadan yararlanılmış olup, IAE, ISE, ITAE, ITSE gibi farklı başarım ölçütleri altında kontrolör tasarımları yapılmış ve kontrolörlerin sistem cevabına etkileri karşılaştırılmıştır. Sistem frekansı anma değerine getirildikten sonra yük talebi, toplam işletme maliyeti en düşük olacak şekilde üretim birimleri arasında paylaştırılarak ekonomik dağıtım gerçekleştirilmiştir. Vana yükleme noktalarındaki süreksizliklerin dahil edildiği ekonomik dağıtım optimizasyon problemini çözümünde de genetik algoritma kullanılmış olup, çalışma sonucunda üretilen elektriğin kalitesi korunarak önemli ölçüde enerji tasarrufu sağlanmıştır.

In this thesis, automatic generation control containing load frequency control and economic dispatch, is realized by simulating three-area power system. As the system frequency is dependant on active power balance, in load frequency control it is aimed to meet active power balance which fluctuates because of the change in electrical energy demand during the day, to maintain scheduled power interchange between areas, to regulate frequency to its nominal value in steady state, and to improve transient state response. Area control error, which consists of frequency error in each area and power flows on tie lines as variables, is used for the design of PI and PID controllers. To find optimal controller coefficients in response to minimum area control error, genetic algorithm, a subclass of evolutionary algorithms, is utilized. Controller designs are made according to difference performance criteria such as IAE, ISE, ITAE, ITSE and the effects of controllers to the system response are compared. After the system frequency is returned to its nominal value, economic dispatch is realized by distributing the load demand among generation units such that the total operating cost will be minimum. Genetic algorithm is also used for the solution of economic dispatch optimization problem including discontinuities during valve-point loading. Following the study, important amount of energy saving is realized while preserving electricity quality.